中國天文學家對多峰I型X射線暴研究獲進展

中國科學院雲南天文台高能天體物理研究團組碩士研究生李臣、研究員張國寶、研究員王建成等對一類非常罕見的多峰I型X射線暴的研究取得成果。研究四峰結構的熱核暴，發現大部分多峰熱核暴處於雙色圖的轉換態，並指出這類多峰熱核暴可能來自中子星表面高緯度點燃的熱核暴。

I型X射線暴多發生在吸積中子星低質量X射線雙星系統中，它的光變曲線一般呈現快速上升、e指數衰減的單峰結構。I型暴的能譜一般可以用溫度為2-3 keV的黑體譜描述，其能源通常認為來自中子星表面氫氦物質的熱核不穩定燃燒，所以也稱為熱核暴。因此I型暴可以用來認證雙星系統中的緻密星為中子星，以及研究中子星表面的吸積物質成分、暴發點燃方式和系統的吸積率等。單峰結構的熱核暴一般解釋為熱核能量的連續釋放，而多峰結構熱核暴的物理機制目前還不清楚。現有的理論認為多峰暴可能要考慮熱核反應能量的分步釋放、物質的分區域燃燒、以及中子星表面不同點燃緯度等因素。

研究人員利用美國太空總署羅西X射線計時探測器（Rossi X-ray Timing Explorer，簡稱 RXTE）衛星約十六年的觀測數據，在中子星X射線雙星4U 1636-53中找到了十六個多峰熱核暴，為目前最大的多峰暴樣本，包括十四個雙峰熱核暴， 一個三峰暴和一個四峰暴。四峰暴光變曲線結構相對複雜，第二個峰與第三個峰有較長的等待時間，研究人員用不同成分擬合其光變曲線，證實其四峰結構是顯著存在的。研究人員還發現，大多數多峰暴都處於雙色圖的拐角處，說明多峰暴爆發前，暴源處於從低硬態到高軟態的轉換態。

研究人員通過研究雙峰暴樣本的光變曲線和時間演化能譜，發現在雙峰暴樣本中，暴前能譜的熱成分溫度與兩峰的峰值流量比值存在正相關關係。暴前能譜的熱成分一般認為來自吸積盤內區和中子星表面的熱輻射。所以雙峰暴的形態可能受盤吸積率增加的影響或受中子星表面溫度升高的影響。考慮盤吸積率為主要影響時，雙峰暴的統計結果與高緯度點燃模型有較好的符合性，顯示峰值流量比值越高的雙峰結構熱核暴更容易產生在中子星表面的高緯度區域。

【圖、文：節錄自中國科學院雲南天文台2021年1月27日新聞公佈；新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在2021年1月出版，第501卷，第1期的英國《皇家天文學會月報》

4U = Fourth Uhuru Catalog = X射線探測衛星第四星表 (Uhuru 烏呼魯衛星，原名「X射線探測衛星」)